让机器人更安全——(5.总结与展望)

3/3/2017来源:C/C++教程人气:1029

本系列的最后一篇,聊一聊最近被问的比较多两个的问题:

安全的本质是什么?

人机协作的未来有可能是什么样?

安全的本质是什么?

根据马斯洛的需求层次理论,人在满足基本生理需求之后就会考虑安全问题,那么在满足人们需求的产品设计中,安全性该如何理解?

▲(马斯洛需求金字塔,图片来自网络,侵删)

产品的安全问题是一个需要多指标评判的相对性问题,没有绝对的安全,只有被接受的安全。

一个非常典型的例子就是汽车。根据WHO的统计,每年约有1250000人死于车祸,从数字上来看,汽车是一种非常不安全的产品。但为什么当你站在路边准备过马路,一辆汽车从离你2米远的地方飞驰而过时;当你坐在一辆以120km/h的速度在高速公路上奔跑,一旦失控将酿成重大事故的汽车上时,你不会感到惊慌,不会有身处险境的感觉?

因为你已经接受并习惯了这种风险。经过汽车社会百余年来的发展,人们习惯于相信在严格的交通规则制约下,方向盘背后的人能以社会可接受的安全水平驾驶汽车。

任何一个产品大规模应用的前提都是实用性与成本相互妥协并最终取得良好平衡的结果。

例如汽车的速度越快就越危险,但是速度过慢就会导致效率变低,实用性变差,因此人们在不同等级的公路上设置了不同的限速;再比如汽车在实现完全无人驾驶之前,仍然需要不可靠的人类来充当驾驶员(虽然每一个驾驶员都需要花费必要的资金和时间成本来通过驾驶员资格考试,但仍然有超过90%的车祸原因是人为因素),这是一种典型的使用妥协/接受方式来处理风险的行为。 另一个典型的例子就是枪支。

同一杆枪,出现在阿富汗Terrorist的手中与出现在军营里人民解放军的手中,你的安全感是不一样的。同样的枪,不同的使用者和不同的使用环境,改变了你的安全感受。

Guns don't kill people, people kill people.

因此,

产品本身的安全等级(即便你是老司机,碰撞测试只有1星的车你敢随便开?)

环境的限制条件(何处,什么人使用,遵从何种规范和制度)

以及人们对安全性的期望水平

以上三者一起构成了产品的总体安全性评价指标。

机器人也是一样,其自身通过了什么等级的安全认证,使用者是否按照规范操作,人们是否充分认识并接受机器人的危险性,都是评价一个机器人系统是否安全时需要考虑的重要因素。

人机协作的未来有可能是什么样?

一般意义上的协作(Collaboration)是什么样的?

你在装配一个设备,需要一个扳手,只需要对你旁边的合作伙伴说一声“请把5号扳手递给我”就行了。但现在的协作机器人显然还无法达到这个水平。

由于技术和成本的限制,当前的协作机器人还处于非常基础的阶段。绝大多数协作机器人采用了减少自重和负载能力,减低运行速度,增加额外传感器的方式来满足安全要求,由此造成的机器人精度低,效率差,安全探测手段精度低的问题短期内仍然是具有挑战性的课题。

同时由于缺乏足够的智能性和灵活性,协作机器人只能在完成传统重复编程任务的同时,保证机器与人发生碰撞不会造成严重伤害,还远远达不到成为人类助手的水平,与其说是协作,倒不如更准确的讲是人机共存。

因此,人机协作的未来需要机器人自身在智能性和灵活性上有较大发展,主要集中在:

主动的安全探测手段,例如3D视觉,多线激光雷达等,用来代替被动的传感器(编码器,光栅,人工皮肤);

更高级的环境感知与决策算法,可以使用上述传感器来判断复杂环境下的人机关系并做出符合要求的决策;

更灵活的运动控制和关节制造技术,例如阻抗控制与可变刚度关节;

结语

当很多人还在讨论所谓的“机器道德伦理”时,美国好几个州已经开始讨论立法支持无人车上路了。有时候过分的担忧和讨论会严重限制新技术、新事物的应用,倒不如甩开膀子先干了,顶住前面的风雨,等待大多数人被慢慢改变了,才是一条正确的路。

也许,当人们不再对“机器人伤人”,甚至是“机器人杀人”感到大惊小怪的时候,才是机器人真正普及的时候。

----------全文完,本系列完结----------

PS: 本系列文章的标题灵感取自《让世界更安全——TI Hercules开发实战手册》,由EEWORLD的热心网友撰写,在此表示感谢,另外对安全控制器开发感兴趣的朋友可以关注TI的这款安全MCU。